KR20200078959A - COMPOSITTE INCLUDING SiC WHISKER GROWN ON SURFACE OF SiC FIBER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME - Google Patents

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Abstract

One embodiment of the present invention relates to a composite comprising: a substrate including silicon carbide; and a silicon carbide whisker grown on the surface of the substrate containing the silicon carbide, and a method for fabricating the same, in which the silicon carbide whisker may be chemically bonded to the substrate including the silicon carbide. The whisker grows on a ceramic surface by a catalytic action of functional elements in the process of co-doping catalytic functional elements on a silicon carbide precursor polymer and converting into ceramic through heat treatment, so that the silicon carbide substrate and the silicon carbide whisker are chemically bonded to form a stable complex. In addition, according to the present invention, the shape, specific surface area, and growth degree of whiskers can be variously customized and controlled according to the intended use by adjusting process conditions such as the amount of doping catalyst to be added, heat treatment conditions, etc.

Description

탄화규소 표면에 성장된 다양한 형태의 탄화규소 휘스커를 포함하는 복합체 및 이의 제조방법{COMPOSITTE INCLUDING SiC WHISKER GROWN ON SURFACE OF SiC FIBER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}A composite containing various types of silicon carbide whiskers grown on the surface of silicon carbide and a method for manufacturing the same {COMPOSITTE INCLUDING SiC WHISKER GROWN ON SURFACE OF SiC FIBER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 다양한 형태를 갖는 탄화규소 휘스커를 포함하는 복합체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄화규소 표면으로부터 다양한 형태의 탄화규소 휘스커가 균일하게 성장하여 화학적 결합을 형성함으로써 안정적으로 복합화된, 탄화규소 표면에 성장된 다양한 형태의 탄화규소 휘스커를 포함하는 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite comprising a silicon carbide whisker having various forms, and more specifically, a silicon carbide surface stably complexed by uniformly growing silicon carbide whiskers of various types from the silicon carbide surface to form chemical bonds It relates to a composite comprising a silicon carbide whisker of various forms grown on and a method for manufacturing the same.

한편, 탄화규소(SiC)는 대표적인 비산화물계 세라믹 소재로 고온에서의 내열성, 내산화성 및 내화학성이 우수하여, 고온 고압 또는 산성 분위기 등의 극한 환경에서 이용될 수 있는 소재로 그 중요성이 더욱 커지고 있다.On the other hand, silicon carbide (SiC) is a representative non-oxide-based ceramic material, which is excellent in heat resistance, oxidation resistance, and chemical resistance at high temperatures, and can be used in extreme environments such as high temperature, high pressure or acidic atmosphere, and its importance becomes greater. have.

탄화규소는 섬유, 플레이트, 다공체 등의 다양한 형태로 이용될 수 있으며, 특히 섬유상인 경우 섬유의 구조나 형상의 차별화를 통해 촉매 및 촉매 지지체, 고온 단열 소재, 디젤 필터 소재 등으로의 응용이 기대된다. 특히, 고온의 극한 환경용 필터 소재, 예를 들어 고온에서의 산성 가스(acidic gas)의 여과 회수 등 기존의 유기 또는 무기 소재가 접근하기 힘든 극한 환경에 이용될 수 있는 소재로 그 가능성이 매우 크다.Silicon carbide can be used in various forms such as fibers, plates, porous bodies, etc. In particular, it is expected to be applied to catalysts and catalyst supports, high temperature insulating materials, diesel filter materials, etc. through differentiation of the structure or shape of fibers. . In particular, a filter material for extreme environments at high temperature, for example, a material that can be used in extreme environments where existing organic or inorganic materials are difficult to access, such as filtration recovery of acidic gas at high temperatures, is very likely. .

일반적으로 탄화규소 섬유는 폴리카보실란(polycarbosilane, 'PCS')을 건식 또는 습식 방사하여 섬유상으로 만든 후, 폴리카보실란 섬유를 불융화 및 고온 열처리함으로써 제조된다.In general, silicon carbide fibers are produced by drying or wet spinning polycarbosilane ('PCS') into a fibrous form, followed by dissolving and heat-treating the polycarbosilane fibers.

이러한 섬유화 과정에 따라 섬유 직경, 단면 형태, 섬유 형태를 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 불융화 및 열처리 공정을 제어함으로써, 탄화규소 섬유의 결정 구조를 비정질, 반결정질 또는 완전결정질 등으로 변화시킬 수도 있다.According to the fiberization process, the fiber diameter, cross-sectional shape, and fiber shape can be variously changed. In addition, by controlling the infusible and heat treatment processes, the crystal structure of the silicon carbide fiber can be changed to amorphous, semi-crystalline, or completely crystalline.

또한, 종래 알려진 용도뿐 아니라 새롭게 적용될 수 있는 다양한 분야에서 좀더 향상된 효과를 발휘할 수 있도록 하기 위하여, 탄화규소 섬유 표면에 휘스커를 형성하는 기술이 제안되었다.In addition, a technique of forming a whisker on the surface of a silicon carbide fiber has been proposed in order to exhibit a more improved effect in various fields that can be newly applied as well as conventionally known uses.

휘스커(whisker)는 결함이 적은 미세 단섬유상 결정으로, 대단히 높은 강도 및 높은 비표면적을 갖고 있어 단섬유 강화 복합재료의 보강재로 유망하다. 휘스커는 1500년대에 이미 구리, 은 등의 금속 휘스커가 인정되어 있고, 1952년에 휘스커가 이론강도에 가까운 강도를 갖고 있음이 발표되었다. 이후, 이러한 강도를 이용하기 위한 연구가 지속되었고, 근래에 이르러서 비로소 양산 기술이 확립되어 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 티탄산칼륨(K2O·nTiO2), 그라파이트 등이 공업 재료로 공급되기에 이르렀다. 최근에는 짧은 섬유상의 결정을 휘스커로 호칭하고 있으며, 시판되고 있는 휘스커의 애스펙트비(aspect ratio)는 20-200 정도인 것이 일반적이다.Whisker (whisker) is a fine short-fiber crystal with few defects, and has a very high strength and a high specific surface area, and is thus promising as a reinforcing material for short fiber-reinforced composite materials. Whiskers were already recognized for metal whiskers such as copper and silver in the 1500s, and it was announced in 1952 that whiskers had strengths close to theoretical strength. Subsequently, research to use these strengths was continued, and only recently has mass production technology been established, such as silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), potassium titanate (K 2 O·nTiO 2 ), graphite, etc. It has been supplied as an industrial material. Recently, a short fibrous crystal is called a whisker, and the commercially available whisker has an aspect ratio of about 20-200.

예를 들어, 탄화규소 휘스커는 애스펙트비가 큰 바늘 모양의 단결정으로, 이론강도에 가까운 높은 강도를 가지고 높은 강성을 보이는 등 기계적 특성이 우수하다. 따라서, 고분자, 금속 및 세라믹 기재와 복합체를 만들어 강도, 인성, 내마모성, 열전도도와 같은 여러 가지 특성을 향상시킬 때, 강화제로 많이 이용되고 있다.For example, silicon carbide whiskers are needle-shaped single crystals with a large aspect ratio, and have excellent mechanical properties such as high strength and high stiffness close to the theoretical strength. Therefore, it is often used as a reinforcing agent when making composites with polymer, metal and ceramic substrates to improve various properties such as strength, toughness, abrasion resistance, and thermal conductivity.

이와 같이, 휘스커는 주로 그 기계적 특성을 이용하는 휘스커 강화 복합재료로 응용되고 있으며, 대표적으로 휘스커 강화 금속(WRM), 휘스커 강화 세라믹(WRC), 휘스커 강화 수지(WRP)로 구분될 수 있다.As described above, whiskers are mainly used as whisker reinforced composite materials that utilize their mechanical properties, and can be typically classified into whisker reinforced metal (WRM), whisker reinforced ceramic (WRC), and whisker reinforced resin (WRP).

WRM에서는, 탄화규소 휘스커와 알루미늄 합금의 복합화가 검토되어, 강도, 탄성률(, 내열성, 내마모성 등의 물성 측면에서 현저한 현저한 향상을 이루었으며, 질화규소 휘스커의 경우도 마찬가지이다. 이들 복합재료는 항공기, 자동차용 부재 등에 응용을 목적으로 개발이 진행되고 있다. WRC에서는, 알루미나 등과의 복합화에 의해 강도, 파괴인성 등의 물성 측면에서 향상을 이룰 수 있어, 고온 구조재, 절삭공구 등으로의 응용이 검토되고 있다. WRP에서도 엔지니어링 플라스틱과의 복합화에 의해 레저용품, 가전, 사무기 등에서 일부 실용화되고 있다.In WRM, the composite of silicon carbide whiskers and aluminum alloys has been studied, and has achieved remarkable improvement in terms of physical properties such as strength and elastic modulus (heat resistance, abrasion resistance, etc.), and silicon nitride whiskers are the same. Development is being progressed for the purpose of application to metal parts, etc. In WRC, it is possible to achieve improvement in terms of physical properties such as strength and fracture toughness by complexing with alumina, etc., and application to high-temperature structural materials, cutting tools, etc. is being investigated. In WRP, it is being put into practical use in leisure products, home appliances, office equipment, etc., by the combination with engineering plastics.

고비표면적 등의 다양한 목적을 위하여 세라믹 원료와 휘스커의 복합체가 요구되는 경우, 종래 기술에 따르면, 세라믹 섬유 또는 세라믹 분말 등의 세라믹 원료와 동종 또는 이종의 휘스커를 단순 혼합하여 복합체를 제조하는 것이 통상적이다.When a composite of a ceramic raw material and a whisker is required for various purposes such as a high specific surface area, it is common to manufacture a composite by simply mixing a ceramic raw material such as ceramic fiber or ceramic powder with a whisker of the same type or different types. .

이러한 제조방법에 따를 경우, 세라믹 원료와 휘스커의 균일한 혼합 및 분산이 어렵고, 휘스커와 세라믹 원료 사이의 물리적/화학적 결합이 불가능하여 안정적인 복합화가 이루어지기 어려운 문제가 있다. 따라서, 제조된 세라믹/휘스커 복합체가 안정성을 갖지 못하고, 휘스커가 세라믹 원료 상에서 불균일하게 성장하여, 충분한 물성 확보가 어려우며, 목적으로 하는 용도에 따라 휘스커의 형태 및 비표면적을 다양하게 맞춤화하여 제어하는 것이 불가능하다.According to this manufacturing method, it is difficult to uniformly mix and disperse the ceramic raw materials and whiskers, and it is difficult to physically and chemically combine the whiskers and ceramic raw materials, making it difficult to achieve stable complexation. Therefore, the manufactured ceramic/whisker composite does not have stability, and the whisker grows non-uniformly on the ceramic raw material, making it difficult to secure sufficient physical properties, and controlling the shape and specific surface area of the whisker in various ways according to the intended use. impossible.

본 발명의 목적은 탄화규소 표면에 균일하게 성장된 탄화규소 휘스커를 포함하는 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는 것으로, 특히 탄화규소 전구체 고분자에 촉매로 작용하는 기능성 원소를 복합 도핑하고, 열처리를 통해 세라믹으로 전환되는 과정에서 기능성 원소의 촉매 작용에 의해 세라믹 표면에서 휘스커가 성장하도록 함으로써, 탄화규소 표면에 다양한 형태의 탄화규소 휘스커가 균일하게 성장된 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a composite comprising a silicon carbide whisker uniformly grown on a surface of silicon carbide and a method for manufacturing the same, in particular, doping a functional element that acts as a catalyst on a silicon carbide precursor polymer, and ceramic through heat treatment It is to provide a composite in which various types of silicon carbide whiskers are uniformly grown on a surface of silicon carbide by manufacturing whiskers on a ceramic surface by catalysis of a functional element in the process of converting to and providing a method for manufacturing the same.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 탄화규소를 포함하는 기재; 및 상기 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 성장된 탄화규소 휘스커를 포함할 수 있으며, 상기 탄화규소 휘스커는 상기 탄화규소를 포함하는 기재에 화학적으로 결합될 수 있는 복합체에 관한 것이다. One embodiment of the present invention for solving the above problems is a substrate comprising silicon carbide; And it may include a silicon carbide whisker grown on the surface of the substrate containing the silicon carbide, the silicon carbide whisker relates to a complex that can be chemically bonded to the substrate containing the silicon carbide.

상기 실시예에서, 상기 탄화규소 휘스커는 스팟(spot), 로드(rod) 및 플라워(flower)로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 형태를 갖는 나노구조체를 포함할 수 있다. 상기 탄화규소 휘스커의 비표면적은 1 ㎡/g 내지 3000 ㎡/g의 범위일 수 있다. 상기 탄화규소 휘스커의 형태, 비표면적 및 양은 상기 복합체 제조시 첨가되는 촉매의 양 및 열처리 조건의 조절에 의해 제어될 수 있다. 상기 탄화규소를 포함하는 기재는 섬유, 중공사, 박막, 플레이트, 다공체 또는 3D 프린팅 구조물의 형태를 가질 수 있다. 상기 탄화규소 휘스커는, 상기 탄화규소를 포함하는 기재를 형성하는 전구체가 세라믹으로 전환되는 과정에서 성장하여 상기 탄화규소를 포함하는 기재에 화학적으로 결합될 수 있다. In the above embodiment, the silicon carbide whisker may include a nanostructure having one or more shapes selected from the group consisting of spots, rods, and flowers. The specific surface area of the silicon carbide whisker may range from 1 m 2 /g to 3000 m 2 /g. The shape, specific surface area and amount of the silicon carbide whisker can be controlled by adjusting the amount of catalyst and heat treatment conditions added during the production of the composite. The substrate containing silicon carbide may have a form of fiber, hollow fiber, thin film, plate, porous body or 3D printing structure. The silicon carbide whisker may be chemically bound to a substrate containing silicon carbide by growing in a process in which the precursor forming the substrate containing silicon carbide is converted to ceramic.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는 복합체의 제조방법으로서, 상기 방법은 탄화규소의 전구체에 촉매를 도핑하는 단계; 및 상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체에 대하여 열처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 복합체는 탄화규소를 포함하는 기재; 및 상기 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 성장된 탄화규소 휘스커를 포함할 수 있다.In addition, another embodiment of the present invention for solving the above problem is a method of manufacturing a composite, the method comprising: doping a catalyst to a precursor of silicon carbide; And performing a heat treatment on the catalyst-doped silicon carbide precursor, wherein the composite comprises a silicon carbide substrate; And a silicon carbide whisker grown on the surface of the substrate including the silicon carbide.

상기 실시예에서, 상기 탄화규소의 전구체는, Si와 C를 포함하는 고분자, 또는 Si를 포함하는 고분자와 C를 포함하는 고분자의 혼합물일 수 있다. 상기 탄화규소의 전구체는, 폴리카보실란(PCS), 폴리실록산, 실라잔, 보로실란, 실리카졸 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 촉매는 전이금속 촉매, 귀금속 촉매 및 귀금속 유사 촉매(noble like catalyst)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함할 수 있다. 상기 촉매는 Al, Fe 및 Ni를 포함하는 전이금속 촉매, Pt, Pd 및 Ag를 포함하는 귀금속 촉매, W2C, 탄화규소 및 WO3를 포함하는 귀금속 유사 촉매로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함할 수 있다. 상기 탄화규소의 전구체에 촉매를 도핑하는 단계는, 상기 탄화규소의 전구체 합성 중에 또는 합성 후에 촉매를 첨가하여 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 상기 열처리는 1200~1600℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체에 대하여 열처리를 수행하는 단계는, 열처리를 수행함으로써 상기 전구체가 세라믹으로 전환되는 과정에서 탄화규소 휘스커가 성장하여 상기 탄화규소를 포함하는 기재에 화학적으로 결합되는 것을 포함할 수 있다. 상기 탄화규소 휘스커는 스팟(spot), 로드(rod) 및 플라워(flower)로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 형태를 갖는 나노구조체를 포함할 수 있다. 상기 탄화규소 휘스커의 형태, 비표면적 및 양은 상기 도핑된 촉매의 양 및 열처리 조건의 조절에 의해 제어될 수 있다. 상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체에 대하여 열처리를 수행하는 단계 전에, 상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체를 섬유, 중공사, 박막, 플레이트, 다공체 또는 3D 프린팅 구조물의 형태를 갖도록 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the above embodiment, the precursor of the silicon carbide may be a polymer containing Si and C, or a mixture of a polymer containing Si and a polymer containing C. The precursor of silicon carbide may be selected from the group consisting of polycarbosilane (PCS), polysiloxane, silazane, borosilane, silica sol, and mixtures thereof. The catalyst may include one or more selected from the group consisting of a transition metal catalyst, a noble metal catalyst and a noble like catalyst. The catalyst is at least one selected from the group consisting of transition metal catalysts including Al, Fe and Ni, precious metal catalysts including Pt, Pd and Ag, W 2 C, precious metal-like catalysts including silicon carbide and WO 3 It can contain. Doping the catalyst to the precursor of the silicon carbide may include mixing by adding a catalyst during or after synthesis of the precursor of the silicon carbide. The heat treatment may be performed at a temperature in the range of 1200 ~ 1600 ℃. In the step of performing heat treatment on the precursor of the catalyst-doped silicon carbide, a silicon carbide whisker grows in a process in which the precursor is converted to ceramic by performing heat treatment to chemically bond to a substrate containing the silicon carbide. It can contain. The silicon carbide whisker may include nanostructures having one or more shapes selected from the group consisting of spots, rods, and flowers. The shape, specific surface area and amount of the silicon carbide whisker can be controlled by controlling the amount of the doped catalyst and the heat treatment conditions. Before the step of performing a heat treatment on the catalyst-doped silicon carbide precursor, forming the catalyst-doped silicon carbide precursor in the form of a fiber, a hollow fiber, a thin film, a plate, a porous body, or a 3D printing structure. It may further include.

본 발명에 따르면, 탄화규소 전구체 고분자에 촉매로 작용하는 기능성 원소를 복합 도핑하고, 열처리를 통해 세라믹으로 전환되는 과정에서 기능성 원소의 촉매 작용에 의해 세라믹 표면에서 휘스커가 성장하므로, 탄화규소 기재와 탄화규소 휘스커가 화학적 결합을 이루어 안정한 복합체를 형성할 수 있다.According to the present invention, whiskers are grown on the surface of the ceramic by catalytic action of the functional element in the process of complex doping the functional element acting as a catalyst on the silicon carbide precursor polymer and converting it to ceramic through heat treatment. Silicon whiskers can form chemical bonds to form stable complexes.

또한, 본 발명에 따르면, 첨가하는 도핑 촉매의 양, 열처리 조건 등의 공정 조건을 조절함으로써 목적으로 하는 용도에 따라 휘스커의 형태, 비표면적 및 성장 정도를 다양하게 맞춤화하여 제어할 수 있다.In addition, according to the present invention, by controlling process conditions such as the amount of doping catalyst to be added and heat treatment conditions, the shape, specific surface area and growth degree of whiskers can be variously customized and controlled according to the intended use.

또한, 본 발명에 따르면, 탄화규소 휘스커가 탄화규소 기재 표면에 균일하게 성장하므로, 안정적이고 균일한 복합체의 물성을 충분히 확보할 수 있으며, 다양한 적용 분야에서 요구되는 각종 특성을 현저하게 높일 수 있다.In addition, according to the present invention, since the silicon carbide whisker grows uniformly on the surface of the silicon carbide substrate, it is possible to sufficiently secure the properties of a stable and uniform composite, and it is possible to significantly increase various properties required in various application fields.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합체의 형태 및 비표면적을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합체의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합체의 미세조직을 나타내는 도면으로, 도 3a는 W2C를 3 wt% 첨가하고, 1200℃의 온도에서 열처리하여 제조된 복합체의 미세 조직을 나타내고, 도 3b는 W2C를 5 wt% 첨가하고, 1200℃의 온도에서 열처리하여 제조된 복합체의 미세 조직을 나타내고, 도 3c는 W2C를 5 wt% 첨가하고, 1400℃의 온도에서 열처리하여 제조된 복합체의 미세 조직을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합체의 미세조직을 나타내는 도면이다.
1 is a view showing the shape and specific surface area of a composite according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a method of manufacturing a composite according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing the microstructure of the composite according to an embodiment of the present invention, Figure 3a is W 2 C 3 wt% is added, showing the microstructure of the composite prepared by heat treatment at a temperature of 1200 ℃, Figure 3b shows the microstructure of the composite prepared by adding 5 wt% of W 2 C and heat treatment at a temperature of 1200° C., and FIG. 3c is prepared by adding 5 wt% of W 2 C and heat treatment at a temperature of 1400° C. It shows the microstructure of the complex.
4 is a view showing the microstructure of the composite according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings in order to describe in detail that a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention. In the following description, many specific matters such as specific components are illustrated, which are provided to help a more comprehensive understanding of the present invention, and it is common knowledge in the art that the present invention can be practiced without these specific details. It will be obvious to those who have it. And, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합체는 탄화규소(SiC)를 포함하는 기재; 및 상기 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 성장된 탄화규소 휘스커를 포함할 수 있으며, 상기 탄화규소 휘스커는 상기 탄화규소를 포함하는 기재에 화학적으로 결합될 수 있다.The composite according to an embodiment of the present invention includes a substrate comprising silicon carbide (SiC); And it may include a silicon carbide whisker grown on the surface of the substrate containing the silicon carbide, the silicon carbide whisker may be chemically bonded to the substrate containing the silicon carbide.

상기 실시예에 따른 복합체는 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 성장한 탄화규소 휘스커가 화학적 결합을 형성하여 안정한 복합체를 형성할 수 있다. 또한, 탄화규소 휘스커가 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 균일하게 성장하고, 다양한 형태를 가질 수 있어, 목적으로 하는 용도에 따라 적합하게 적용될 수 있다.In the composite according to the above embodiment, the silicon carbide whisker grown on the surface of the substrate containing silicon carbide may form a chemical bond to form a stable composite. In addition, the silicon carbide whisker can be uniformly grown on the surface of the substrate containing silicon carbide and have various shapes, and thus can be suitably applied according to the intended use.

탄화규소를 포함하는 기재는 복합체가 적용되는 분야에 적합하도록 적절한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 탄화규소를 포함하는 기재는 섬유, 중공사, 박막, 플레이트, 다공체 또는 3D 프린팅 구조물의 형태를 가질 수 있다.The substrate containing silicon carbide may be formed in a form suitable for the field to which the composite is applied. For example, the substrate comprising silicon carbide may have the form of a fiber, hollow fiber, thin film, plate, porous body or 3D printing structure.

탄화규소 휘스커는 탄화규소를 포함하는 기재를 형성하는 전구체가 세라믹으로 전환되는 과정에서 세라믹 표면에 성장할 수 있다. 즉, 탄화규소의 전구체의 열처리 과정에서 전구체에 도핑된 촉매가 나노 상(nano phase)을 형성하여 촉매 특성을 나타내면서 촉매 작용을 하여, 탄화규소 휘스커가 탄화규소를 포함하는 기재 표면에서 성장하게 되므로, 탄화규소 휘스커는 탄화규소를 포함하는 기재와 안정적인 화학적 결합을 형성할 수 있다.The silicon carbide whisker may grow on the ceramic surface in the process of converting the precursor forming the substrate containing silicon carbide into ceramic. That is, in the process of heat treatment of the precursor of silicon carbide, the catalyst doped with the precursor forms a nano phase to catalyze while exhibiting catalytic properties, so that the silicon carbide whisker grows on the surface of the substrate containing silicon carbide. The silicon carbide whisker can form a stable chemical bond with the substrate containing silicon carbide.

탄화규소 휘스커는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 탄화규소 휘스커는 스팟(spot), 로드(rod) 및 플라워(flower)로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 형태를 갖는 나노구조체를 포함할 수 있다.Silicon carbide whiskers can take many forms. For example, the silicon carbide whisker may include nanostructures having one or more shapes selected from the group consisting of spots, rods, and flowers.

탄화규소 휘스커는 다양한 비표면적을 가질 수 있으며, 탄화규소 휘스커의 비표면적은 형태 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 탄화규소 휘스커의 비표면적은 1 ㎡/g 내지 3000 ㎡/g의 범위일 수 있다.The silicon carbide whisker may have various specific surface areas, and the specific surface area of the silicon carbide whisker may vary depending on the shape and the like. For example, the specific surface area of the silicon carbide whisker may range from 1 m 2 /g to 3000 m 2 /g.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합체의 형태 및 비표면적을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the shape and specific surface area of a composite according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 탄화규소를 포함하는 기재 상에 형성된 탄화규소 휘스커는 다양한 형태, 예를 들면, 스팟(a), 로드(b) 및 플라워(c) 형태를 가질 수 있으며, 형태에 따라 비표면적이 달라질 수 있다. 즉, 스팟, 로드, 플라워 형태의 순으로 탄화규소 휘스커의 비표면적이 증가하게 된다.Referring to FIG. 1, the silicon carbide whisker formed on a substrate containing silicon carbide may have various forms, for example, spot (a), rod (b), and flower (c) shapes, depending on the shape. Surface area may vary. That is, the specific surface area of the silicon carbide whisker increases in the order of spot, rod, and flower.

상기 실시예에 있어서, 탄화규소 휘스커의 형태, 비표면적, 성장 정도 및 양은 복합체 제조시 첨가되는 촉매의 양 및 열처리 조건의 조절에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 상기 실시예에 따른 복합체는 다양한 적용 분야에서 요구되는 개별적인 조건에 따라 휘스커의 형태 및 비표면적을 다양하게 맞춤화하여 제어할 수 있다.In the above embodiment, the shape, specific surface area, growth degree and amount of silicon carbide whiskers can be controlled by controlling the amount of catalyst and heat treatment conditions added during the production of the composite. Accordingly, the composite according to the embodiment can be controlled by variously customizing the shape and specific surface area of whiskers according to individual conditions required in various application fields.

탄화규소 휘스커는 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 균일하게 형성될 수 있으며, 탄화규소를 포함하는 기재와 화학적 결합을 형성할 수 있다. 따라서, 물리/화학적 결합을 형성하기 어려운 종래 기술의 복합체에 비하여 표면 결합력이 강화되므로, 복합체의 안정성이 향상되고 이에 따른 물성 개선을 기대할 수 있다.The silicon carbide whisker may be uniformly formed on the surface of the substrate containing silicon carbide, and may form a chemical bond with the substrate containing silicon carbide. Therefore, since the surface bonding strength is strengthened as compared to the complex of the prior art, which is difficult to form a physical/chemical bond, the stability of the complex is improved and physical properties can be improved accordingly.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합체의 제조방법은, 탄화규소의 전구체에 촉매를 도핑하는 단계; 및 상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체에 대하여 열처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 복합체는 탄화규소를 포함하는 기재; 및 상기 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 성장된 탄화규소 휘스커를 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a composite according to another embodiment of the present invention, doping the catalyst to the precursor of silicon carbide; And performing a heat treatment on the catalyst-doped silicon carbide precursor, wherein the composite comprises a silicon carbide substrate; And a silicon carbide whisker grown on the surface of the substrate including the silicon carbide.

먼저, 탄화규소의 전구체에 촉매를 도핑할 수 있다.First, the catalyst can be doped into a precursor of silicon carbide.

탄화규소의 전구체는 Si와 C를 포함하는 고분자 또는 Si를 포함하는 고분자와 C를 포함하는 고분자의 혼합물일 수 있다.The precursor of silicon carbide may be a polymer containing Si and C or a mixture of a polymer containing Si and a polymer containing C.

일 실시예에서, 탄화규소의 전구체는 폴리카보실란(PCS), 폴리실록산, 실라잔, 보로실란, 실리카졸 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In one embodiment, the precursor of silicon carbide may be selected from the group consisting of polycarbosilane (PCS), polysiloxane, silazane, borosilane, silica sol and mixtures thereof.

촉매는 탄화규소 휘스커의 균일한 성장을 촉매화하기 위한 것이다.The catalyst is intended to catalyze the uniform growth of silicon carbide whiskers.

일 실시예에서, 촉매는 전이금속 촉매, 귀금속 촉매 및 귀금속 유사 촉매(noble like catalyst)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the catalyst may include one or more selected from the group consisting of a transition metal catalyst, a noble metal catalyst, and a noble like catalyst.

일 실시예에서, 촉매는 Al, Fe, Ni 등의 전이금속 촉매, Pt, Pd, Ag 등의 귀금속 촉매, W2C, SiC, WO3등의 귀금속 유사 촉매로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the catalyst is at least one selected from the group consisting of transition metal catalysts such as Al, Fe, Ni, precious metal catalysts such as Pt, Pd, Ag, and precious metal-like catalysts such as W 2 C, SiC, and WO 3 It can contain.

탄화규소의 전구체에 촉매를 도핑하는 것은 전구체 내에 촉매를 균일하게 혼합시키기 위한 것으로, 이와 같이 균일하게 혼합된 촉매는 후속적인 열처리 과정에서 나노 상(phase)을 형성하여 촉매 특성을 발휘할 수 있다.The doping of the catalyst to the precursor of silicon carbide is for uniformly mixing the catalyst in the precursor, and such a uniformly mixed catalyst can exhibit a catalytic characteristic by forming a nano phase in a subsequent heat treatment process.

일 실시예에서, 촉매의 도핑은 탄화규소의 전구체 합성 후에, 탄화규소의 전구체에 촉매를 첨가하여 혼합함으로써 이루어질 수 있다.In one embodiment, doping of the catalyst may be achieved by synthesizing a precursor of silicon carbide, followed by mixing by adding a catalyst to the precursor of silicon carbide.

예를 들어, 탄화규소의 전구체를 합성한 후 용매에 용해시켜 사용하는 경우, 촉매는 용해 단계에 첨가되어 전구체 고분자에 도핑될 수 있다.For example, when a precursor of silicon carbide is synthesized and dissolved in a solvent, a catalyst may be added to the dissolving step to be doped into the precursor polymer.

다른 일 실시예에서, 촉매의 도핑은 탄화규소의 전구체 합성 중에, 촉매를 첨가하여 혼합함으로써 이루어질 수 있다.In another embodiment, doping of the catalyst may be achieved by adding and mixing the catalyst during synthesis of the precursor of silicon carbide.

예를 들어, 탄화규소의 전구체를 합성한 후 용매에 용해시키지 않고 사용하는 경우, 촉매는 전구체 합성 단계에 첨가되어 전구체 고분자에 도핑될 수 있다.For example, when a precursor of silicon carbide is synthesized and used without dissolving in a solvent, the catalyst may be added to the precursor synthesis step to be doped into the precursor polymer.

탄화규소의 전구체의 합성은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 본 실시예에서는 공지된 방법 중 적절한 것을 선택하여 이용할 수 있다.Synthesis of precursors of silicon carbide is well known in the art, and in this embodiment, an appropriate one of known methods can be selected and used.

예를 들어, 등록특허공보 제10-1015250호에 개시된 폴리디메틸실란으로부터 양극산화된 다공성 금속산화물을 촉매로 하여 폴리카보실란 합성하는 방법을 이용하여 탄화규소의 전구체를 합성할 수 있으며, 합성 중에 탄화규소 휘스커 형성을 위한 촉매를 첨가하여 혼합함으로써 촉매가 도핑된 폴리카보실란을 제조할 수 있다.For example, a precursor of silicon carbide may be synthesized using a method of synthesizing polycarbosilane by using a porous metal oxide anodized from polydimethylsilane disclosed in Patent Publication No. 10-1015250 as a catalyst, and carbonization during synthesis By adding and mixing a catalyst for forming a silicon whisker, a polycarbosilane doped with the catalyst can be prepared.

도핑되는 촉매의 양은 탄화규소의 전구체 및 촉매의 합계 중량을 기준으로 0.5 wt% 이상, 바람직하게는 1 wt% 이상일 수 있다. 촉매의 양이 상기 범위 미만인 경우에는 촉매 작용이 불충분하여 다양한 형태의 나노 휘스커가 형성되지 않을 수 있다. 도핑되는 촉매의 양은 촉매 작용을 나타내기 위한 하한이 특별한 의미를 가질 수 있으며, 상한은 촉매 작용을 발휘하는 한 특별히 제한되지 않을 수 있다.The amount of the catalyst to be doped may be 0.5 wt% or more, preferably 1 wt% or more, based on the total weight of the precursor and catalyst of silicon carbide. When the amount of the catalyst is less than the above range, the catalytic action is insufficient, so that various types of nano whiskers may not be formed. The amount of the catalyst to be doped may have a special meaning with a lower limit for indicating catalysis, and an upper limit may not be particularly limited as long as it exhibits catalysis.

도핑되는 촉매의 양은 복합체 중에 포함되는 탄화규소 휘스커의 형태, 비표면적, 성장 정도 및 양에 영향을 미칠 수 있다. 도핑되는 촉매의 양이 증가할수록 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 형성된 탄화규소 휘스커의 양이 증가하고, 주로 비표면적이 큰 형태로 형성될 수 있으며, 도핑되는 촉매의 양이 감소할수록 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 형성된 탄화규소 휘스커의 양이 감소하고, 주로 비표면적이 작은 형태로 형성될 수 있다. The amount of catalyst to be doped can affect the shape, specific surface area, growth rate and amount of silicon carbide whiskers contained in the composite. As the amount of the catalyst to be doped increases, the amount of silicon carbide whiskers formed on the surface of the substrate containing silicon carbide increases, and the specific surface area can be formed in a large form, and as the amount of the doped catalyst decreases, silicon carbide is included. The amount of silicon carbide whiskers formed on the surface of the substrate is reduced, and may be mainly formed in a small specific surface area.

따라서, 다른 조건들과 함께, 복합체 제조 시 도핑되는 촉매의 양을 적절하게 조절함으로써, 복합체가 적용되는 분야에서의 목적 및 용도에 따라 탄화규소 휘스커가 적합한 형태, 성장 정도 및 양을 갖도록 형성할 수 있다.Therefore, by appropriately controlling the amount of the catalyst to be doped in preparing the composite, along with other conditions, the silicon carbide whisker can be formed to have a suitable shape, degree of growth, and amount according to the purpose and use in the field to which the composite is applied. have.

일 실시예에 있어서, 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체는 적용 분야 및 용도에 따라 적합한 소정 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체는 섬유, 중공사, 박막, 플레이트, 다공체 또는 3D 프린팅 구조물의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.In one embodiment, the catalyst-doped silicon carbide precursor may be formed in a predetermined form suitable for the application and use. For example, the catalyst-doped silicon carbide precursor may be formed in the form of a fiber, a hollow fiber, a thin film, a plate, a porous body, or a 3D printing structure.

탄화규소의 전구체를 다양한 형태로 형성하는 방법은 당해 기술분야에서 공지된 방법 중 적절한 것을 선택하여 이루어질 수 있다.The method of forming the precursor of silicon carbide in various forms can be achieved by selecting an appropriate method among methods known in the art.

예를 들어, 폴리카보실란(PCS)을 전구체로 사용하는 경우, 이를 가열하여 용융시키고, 용융된 폴리카보실란을 방사함으로써 섬유상으로 형성할 수 있다. 이 때, 가열 용융 온도는 폴리카보실란의 융점에 따라 결정될 수 있으며, 예를 들어, 분자량 약 2500~3500 범위인 폴리카보실란을 사용하는 경우 약 200~240℃의 온도로 가열함으로써 용융시킬 수 있다.For example, when polycarbosilane (PCS) is used as a precursor, it can be formed into a fibrous form by heating it to melt and spinning the molten polycarbosilane. At this time, the heating and melting temperature may be determined according to the melting point of the polycarbosilane, for example, when using a polycarbosilane having a molecular weight of about 2500 to 3500 in the range, it may be melted by heating to a temperature of about 200 to 240°C. .

이 때, 방사 조건을 조절함으로써 섬유의 크기, 형상 등을 조절할 수 있다.At this time, the size, shape, etc. of the fiber can be adjusted by adjusting the spinning conditions.

이외에도, 당해 기술분야에 공지된 다른 방법들을 이용하여 탄화규소의 전구체를 다양한 형태, 예를 들면, 섬유, 중공사, 박막, 플레이트, 다공체 또는 3D 프린팅 구조물의 형태를 갖도록 형성할 수 있다.In addition, precursors of silicon carbide may be formed to have various shapes, for example, fibers, hollow fibers, thin films, plates, porous bodies, or 3D printing structures using other methods known in the art.

다음으로, 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체에 대하여 열처리를 수행할 수 있다.Next, a heat treatment may be performed on the catalyst-doped silicon carbide precursor.

열처리는 불활성 분위기 하에서, 1200~1600℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 열처리 온도가 1200℃ 미만인 경우에는, 전구체의 세라믹으로의 변환이 완전히 이루어지지 않을 수 있으며, 탄화규소 휘스커의 성장도 불균일하게 이루어질 수 있으며, 1600℃를 초과하는 경우에는, 형성된 탄화규소 기재의 열분해 가속화로 인한 열화가 발생하여 기재의 형상이 붕괴되므로 복합체로의 사용이 불가능하게 된다.The heat treatment may be performed under an inert atmosphere at a temperature in the range of 1200 to 1600°C. When the heat treatment temperature is lower than 1200°C, the conversion of the precursor to ceramic may not be completely achieved, and the growth of silicon carbide whiskers may be non-uniform, and when it exceeds 1600°C, accelerated thermal decomposition of the formed silicon carbide substrate Due to the deterioration caused by the collapse of the shape of the substrate, it is impossible to use it as a composite.

열처리 조건은, 전술한 도핑되는 촉매의 양과 함께, 복합체 중에 포함되는 탄화규소 휘스커의 형태, 비표면적, 성장 정도 및 양에 영향을 미칠 수 있다. 열처리 온도가 높을수록 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 형성된 탄화규소 휘스커가 높은 정도로 성장할 수 있으며, 열처리 온도가 낮을수록 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 형성된 탄화규소 휘스커의 성장 정도가 낮아질 수 있다.Heat treatment conditions may affect the shape, specific surface area, degree of growth, and amount of silicon carbide whiskers contained in the composite, together with the amount of the catalyst to be doped as described above. The higher the heat treatment temperature, the higher the silicon carbide whisker formed on the surface of the substrate containing silicon carbide, and the lower the heat treatment temperature, the lower the growth rate of the silicon carbide whisker formed on the surface of the substrate containing silicon carbide.

따라서, 다른 조건들과 함께, 복합체 제조 시 열처리 조건을 적절하게 조절함으로써, 복합체가 적용되는 분야에서의 목적 및 용도에 따라 탄화규소 휘스커가 적합한 형태, 성장 정도 및 양을 갖도록 형성시킬 수 있다.Therefore, by appropriately controlling the heat treatment conditions during the composite production, along with other conditions, the silicon carbide whisker can be formed to have a suitable shape, growth degree and amount according to the purpose and use in the field to which the composite is applied.

이와 같이 열처리를 수행함으로써, 촉매가 도핑된 전구체가 세라믹으로 전환되는 과정에서 촉매가 나노 상(phase)을 형성하여 촉매 특성을 발휘하여 다양한 형태를 갖는 탄화규소 나노 휘스커가 세라믹 표면에 균일하게 성장할 수 있다.By performing the heat treatment in this way, in the process of converting the catalyst-doped precursor to ceramic, the catalyst forms a nano phase to exert the catalytic properties, so that silicon carbide nano whiskers having various forms can be uniformly grown on the ceramic surface. have.

이러한 복합체에 있어서, 탄화규소를 포함하는 기재와 탄화규소 나노 휘스커는 화학적 결합을 형성하고 있으므로, 복합체의 안정성을 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 복합체의 적용 분야에 따라 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 성장된 탄화규소 나노 휘스커의 형태, 비표면적, 양, 성장 정도를 용이한 방법에 의해 적절하게 조절할 수 있으므로, 다양한 응용 분야에 널리 적용될 수 있다.In such a composite, since the substrate containing silicon carbide and the silicon carbide nano whisker form a chemical bond, stability of the composite can be remarkably improved. In addition, the shape, specific surface area, amount, and degree of growth of silicon carbide nano whiskers grown on the surface of the substrate containing silicon carbide can be appropriately controlled by an easy method according to the application field of the composite, and thus can be widely applied to various applications. Can.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. However, the following examples are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

폴리카보실란(PCS)에 촉매로 W2C(tungsten sub carbide) 3 wt% 또는 5 wt%를 각각 도핑하였다. W2C 도핑은 PCS 합성시 W2C를 혼합하여 이루어지거나, 또는 합성된 PCS에 W2C를 혼합함으로써 이루어질 수 있다. W2C 3 wt% 또는 5 wt%가 도핑된 PCS를 톨루엔에 용해시켜 30~50% 농도의 PCS 용액을 제조하였다. PCS 용액을 공지된 방법을 이용하여 전기 방사하여 섬유상으로 형성한 후, 200℃로 유지되는 오븐에서 1시간 동안 산화안정화시켰다. 안정화된 섬유를 불활성 분위기하, 1200~1600℃의 온도에서 열처리함으로써, 탄화규소 섬유 표면에 탄화규소 휘스커가 성장된 복합체를 제조하였다.Polycarbosilane (PCS) was doped with W 2 C (tungsten sub carbide) 3 wt% or 5 wt%, respectively, as a catalyst. W 2 C doping may be achieved by mixing W 2 C in the synthesis of PCS, or by mixing W 2 C in the synthesized PCS. PCS solution having a concentration of 30-50% was prepared by dissolving PCS doped with W 2 C 3 wt% or 5 wt% in toluene. The PCS solution was electrospinned using a known method to form a fiber, and then oxidized and stabilized for 1 hour in an oven maintained at 200°C. The stabilized fibers were heat treated at 1200 to 1600° C. under an inert atmosphere, thereby preparing a composite in which silicon carbide whiskers were grown on the surface of the silicon carbide fibers.

이와 같이 제조된 복합체의 미세 조직을 관찰하여 도 3a 내지 도 3c에 나타낸다. 도 3a는 W2C를 3 wt% 첨가하고, 1200℃의 온도에서 열처리하여 제조된 복합체의 미세 조직을 나타내고, 도 3b는 W2C를 5 wt% 첨가하고, 1200℃의 온도에서 열처리하여 제조된 복합체의 미세 조직을 나타내고, 도 3c는 W2C를 5 wt% 첨가하고, 1400℃의 온도에서 열처리하여 제조된 복합체의 미세 조직을 나타낸다.The microstructure of the composite thus prepared was observed and is shown in FIGS. 3A to 3C. Figure 3a shows the microstructure of the composite prepared by adding 3 wt% of W 2 C, heat treatment at a temperature of 1200 ℃, Figure 3b is prepared by adding 5 wt% of W 2 C, heat treatment at a temperature of 1200 ℃ 3c shows the microstructure of the composite prepared by adding 5 wt% of W 2 C and heat treatment at a temperature of 1400°C.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 탄화규소 섬유 표면에 스팟, 로드, 플라워 등의 다양한 형태의 탄화규소 휘스커가 균일하게 성장하여 안정한 복합체를 형성하였음을 확인할 수 있다.3A to 3C, it can be seen that various types of silicon carbide whiskers such as spots, rods, and flowers were uniformly grown on the surface of the silicon carbide fibers to form stable composites.

실시예 2Example 2

촉매로, W2C 3 wt% 또는 5 wt% 대신에, 각각 Ni 1 wt% 또는 Fe 1 wt%를 이용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의해 탄화규소 섬유 표면에 탄화규소 휘스커가 성장된 복합체를 제조하였다.As a catalyst, instead of 3 wt% or 5 wt% of W 2 C, silicon carbide was deposited on the surface of the silicon carbide fiber by the same method as in Example 1, except that Ni 1 wt% or Fe 1 wt%, respectively, was used. A whisker-grown complex was prepared.

이와 같이 제조된 복합체의 미세 조직을 관찰하여 도 4에 나타낸다. 도 4의 (a-1)으로 표시된 미세 조직은 (a)로 표시된 미세 조직을 확대하여 나타낸 것이다.The microstructure of the composite thus prepared was observed and is shown in FIG. 4. The microstructure indicated by (a-1) in FIG. 4 is an enlarged view of the microstructure indicated by (a).

도 4를 참조하면, 탄화규소 섬유 표면에 형성된 탄화규소 휘스커가 다양한 형상으로 성장되었음을 확인할 수 있다.4, it can be confirmed that the silicon carbide whisker formed on the surface of the silicon carbide fiber has grown in various shapes.

상기 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent to those who have knowledge.

Claims (17)

탄화규소(SiC)를 포함하는 기재; 및
상기 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 성장된 탄화규소 휘스커를 포함하며,
상기 탄화규소 휘스커는 상기 탄화규소를 포함하는 기재에 화학적으로 결합된
복합체.
A substrate comprising silicon carbide (SiC); And
It comprises a silicon carbide whisker grown on the surface of the substrate containing the silicon carbide,
The silicon carbide whisker is chemically bound to a substrate containing the silicon carbide
Complex.
제1항에 있어서,
상기 탄화규소 휘스커는 스팟(spot), 로드(rod) 및 플라워(flower)로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 형태를 갖는 나노구조체를 포함하는
복합체.
According to claim 1,
The silicon carbide whisker comprises a nanostructure having one or more forms selected from the group consisting of spots, rods, and flowers.
Complex.
제1항에 있어서,
상기 탄화규소 휘스커의 비표면적은 1 ㎡/g 내지 3000 ㎡/g의 범위인
복합체.
According to claim 1,
The specific surface area of the silicon carbide whisker is in the range of 1 m 2 /g to 3000 m 2 /g.
Complex.
제1항에 있어서,
상기 탄화규소 휘스커의 형태, 비표면적 및 양은 상기 복합체 제조시 첨가되는 촉매의 양 및 열처리 조건의 조절에 의해 제어되는
복합체.
According to claim 1,
The shape, specific surface area and amount of the silicon carbide whisker are controlled by controlling the amount of catalyst and heat treatment conditions added during the production of the composite.
Complex.
제1항에 있어서,
상기 탄화규소를 포함하는 기재는 섬유, 중공사, 박막, 플레이트, 다공체 또는 3D 프린팅 구조물의 형태를 갖는
복합체.
According to claim 1,
The substrate containing silicon carbide has a form of fiber, hollow fiber, thin film, plate, porous body or 3D printing structure.
Complex.
제1항에 있어서,
상기 탄화규소 휘스커는, 상기 탄화규소를 포함하는 기재를 형성하는 전구체가 세라믹으로 전환되는 과정에서 성장하여 상기 탄화규소를 포함하는 기재에 화학적으로 결합되는
복합체.
According to claim 1,
The silicon carbide whisker is chemically bound to a substrate containing silicon carbide by growing in a process in which the precursor forming the substrate containing silicon carbide is converted to ceramic.
Complex.
복합체의 제조방법으로서,
상기 방법은
탄화규소의 전구체에 촉매를 도핑하는 단계; 및
상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체에 대하여 열처리를 수행하는 단계를 포함하며,
상기 복합체는
탄화규소를 포함하는 기재; 및
상기 탄화규소를 포함하는 기재 표면에 성장된 탄화규소 휘스커를 포함하는
복합체의 제조방법.
As a method for manufacturing a complex,
The above method
Doping the catalyst with a precursor of silicon carbide; And
And performing a heat treatment on the catalyst-doped silicon carbide precursor,
The complex
A substrate comprising silicon carbide; And
Containing a silicon carbide whisker grown on the surface of the substrate containing the silicon carbide
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 탄화규소의 전구체는, Si와 C를 포함하는 고분자, 또는 Si를 포함하는 고분자와 C를 포함하는 고분자의 혼합물인
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
The precursor of silicon carbide is a polymer containing Si and C, or a mixture of polymer containing Si and polymer containing C.
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 탄화규소의 전구체는, 폴리카보실란(PCS), 폴리실록산, 실라잔, 보로실란, 실리카졸 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
The precursor of silicon carbide is selected from the group consisting of polycarbosilane (PCS), polysiloxane, silazane, borosilane, silica sol, and mixtures thereof.
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 촉매는 전이금속 촉매, 귀금속 촉매 및 귀금속 유사 촉매(noble like catalyst)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함하는
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
The catalyst includes at least one selected from the group consisting of a transition metal catalyst, a noble metal catalyst, and a noble like catalyst.
Method of manufacturing a complex.
제10항에 있어서,
상기 촉매는 Al, Fe 및 Ni를 포함하는 전이금속 촉매, Pt, Pd 및 Ag를 포함하는 귀금속 촉매, W2C, 탄화규소 및 WO3를 포함하는 귀금속 유사촉매로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 포함하는
복합체의 제조방법.
The method of claim 10,
The catalyst is at least one selected from the group consisting of transition metal catalysts including Al, Fe and Ni, precious metal catalysts including Pt, Pd and Ag, W 2 C, silicon carbide and noble metal like catalysts including WO 3 Containing
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 탄화규소의 전구체에 촉매를 도핑하는 단계는, 상기 탄화규소의 전구체 합성 중에 또는 합성 후에 촉매를 첨가하여 혼합하는 것을 포함하는
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
The step of doping the catalyst to the precursor of silicon carbide includes mixing the precursor of silicon carbide during synthesis or after synthesis by adding a catalyst.
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 열처리는 1200~1600℃ 범위의 온도에서 수행되는
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
The heat treatment is performed at a temperature in the range of 1200 ~ 1600 ℃
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체에 대하여 열처리를 수행하는 단계는, 열처리를 수행함으로써 상기 전구체가 세라믹으로 전환되는 과정에서 탄화규소 휘스커가 성장하여 상기 탄화규소를 포함하는 기재에 화학적으로 결합되는 것을 포함하는
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
In the step of performing heat treatment on the precursor of the catalyst-doped silicon carbide, a silicon carbide whisker grows in a process in which the precursor is converted to ceramic by performing heat treatment to chemically bond to a substrate containing the silicon carbide. Containing
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 탄화규소 휘스커는 스팟(spot), 로드(rod) 및 플라워(flower)로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 형태를 갖는 나노구조체를 포함하는
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
The silicon carbide whisker comprises a nanostructure having one or more forms selected from the group consisting of spots, rods, and flowers.
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 탄화규소 휘스커의 형태, 비표면적 및 양은 상기 도핑된 촉매의 양 및 열처리 조건의 조절에 의해 제어되는
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
The shape, specific surface area and amount of the silicon carbide whisker are controlled by controlling the amount of the doped catalyst and the heat treatment conditions.
Method of manufacturing a complex.
제7항에 있어서,
상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체에 대하여 열처리를 수행하는 단계 전에, 상기 촉매가 도핑된 탄화규소의 전구체를 섬유, 중공사, 박막, 플레이트, 다공체 또는 3D 프린팅 구조물의 형태를 갖도록 형성하는 단계를 더 포함하는
복합체의 제조방법.
The method of claim 7,
Before the step of performing a heat treatment on the catalyst-doped silicon carbide precursor, forming the catalyst-doped silicon carbide precursor in the form of a fiber, a hollow fiber, a thin film, a plate, a porous body, or a 3D printing structure. More included
Method of manufacturing a complex.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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